DE102009056757A1 - Grilling device useful in gas grill and as a cooking plate, comprises a heating element and heat source-protective shield arranged between grill good and the heating element for shielding the heating elements from food residues - Google Patents

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Abstract

The grilling device comprises a heating element and a heat source-protective shield arranged between grill good and the heating element for shielding the heating elements from food residues, which emerge during grilling. The heat source-protective shield has a glass or glass ceramic substrate with a coating at grill good side, which prevents or reduces the diffusion of substance from surfaces that emerges through the burning of food residues on the sources of heat source-protective-shield, in the glass or glass ceramic substrate. The grilling device comprises a heating element and a heat source-protective shield arranged between grill good and the heating element for shielding the heating elements from food residues, which emerge during grilling. The heat source-protective shield has a glass or glass ceramic substrate with a coating at grill good side, which prevents or reduces the diffusion of substance from surfaces that emerges through the burning of food residues on the sources of heat source-protective-shield, in the glass or glass ceramic substrate so that the heat source-protective-shield has a long-term stability by two months of continuous operation at 500[deg] C. No morphological change of substrate or coating occurs when the heat source protective shield is exposed over an hour at 700[deg] C. The coating of the heat source protective-shield prevents or reduces the diffusion of alkali ions such as potassium and sodium ion, and/or phosphorus ions into the glass or glass ceramic substrate. The potassium content is measured as an oxide that is higher than 10 mu m below the surface of the glass or glass ceramic substrate of maximum 1.5 times, and the sodium content is measured as an oxide that is higher than the 2500 mu m below the surface. The glass or glass ceramic is doubled so that it is higher than 10mu m below the surface and is measured after two months in continuous operation at 500[deg] C that is 2500 mu m below the surface. The coating has an oxygen permeation rate of less than 1cm 3>/m 2>on the coating surface, per bar pressure differential, per nm thickness and per a day. The coating is applied by means of a chemical or physical vapor deposition process or liquid phase deposition on the glass or glass ceramic substrate. The coating has layers, which are generated by oscillating the substrate from a target in a device for sputtering. The heat source-protective shield is formed as less than 1 mu g/dm 2>of sodium oxide when the heat source-protective shield is treated in 0.1 mol/l hydrochloric acid at 98[deg] C over an hour in an autoclave and the alkali diffusion is measured by means of an atomic absorption spectroscopy. The glass or glass ceramic substrate has further chromium trioxide impurities of 0.013-0.04 m/m. An independent claim is included for a heat source-protective shield for screening heating elements from food residues.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Grillvorrichtung zur Garung von Nahrungsmitteln und insbesondere Grillvorrichtungen, die zum Schutz der Heizquellen Wärmequellen-Schutzschilde aufweisen.The invention relates generally to grill apparatus for cooking food and, in particular, to barbecues having heat source shields to protect the heat sources.

Aus dem Stand der Technik sind Glas- und Glaskeramikplatten bekannt, die zur Abdeckung von Wärmequellen, beispielsweise Stahl- oder Keramikheizer, beim Grillen, Braten oder Garen im Allgemeinen verwendet werden. Die Nahrungsmittel werden dabei häufig auf einem oberhalb einer Abdeckplatte angeordneten Rost gegart. Die Abdeckung dient dabei zum einen dem Schutz der Wärmequelle vor Verunreinigungen, die auch beim bestimmungsgemäßen Gebrauch auftreten und die Wärmequelle beschädigen können. Durch das Verbrennen von Nahrungsmittelbestandteilen fallen diese durch einen Rost auf die Wärmequelle. Zum anderen werden auch die zu garenden Lebensmittel vor Verbrennungsrückständen geschützt, die durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen.Glass and glass ceramic plates are known from the prior art, which are used to cover heat sources, for example steel or ceramic heaters, when grilling, frying or cooking in general. The foodstuffs are often cooked on a grid placed above a cover plate. The cover serves on the one hand to protect the heat source from contamination, which also occur during normal use and can damage the heat source. By burning food ingredients they fall through a grate on the heat source. On the other hand, the food to be cooked is also protected from incineration residues resulting from the burning of fossil fuels.

Darüber hinaus sind Bratplatten aus glas- oder glaskeramischem Material bekannt, die zum Garen von Nahrungsmitteln direkt auf den Bratplatten verwendet werden. Im Folgenden werden die beschriebenen Abdeckplatten der Einfachheit halber und unabhängig von ihrer primären Funktion als Wärmequellen-Schutzschilde bezeichnet. Andere Anwendungen, beispielsweise als Bratplatte, sind ausdrücklich auch als unter diesen Begriff fallend zu verstehen.In addition, cooking plates made of glass or glass-ceramic material are known, which are used for cooking food directly on the frying plates. Hereinafter, the cover plates described will be referred to as heat source shields for the sake of simplicity and regardless of their primary function. Other applications, for example as frying plate, are expressly to be understood as falling under this term.

Den vorgenannten Beispielen ist gemeinsam, dass das Garen mit Hilfe dieser Grillvorrichtungen vorwiegend indirekt erfolgt. Die von der Wärmequelle erzeugte Energie wird zum Teil von der Brat- oder Abdeckplatte absorbiert und als Infrarotenergie wieder abgegeben. Insbesondere glaskeramische Materialien haben sich für diese Anwendungen als geeignet erwiesen, da sie hinreichend temperaturunterschiedsfest sind und sich darüber hinaus gut reinigen lassen.The aforementioned examples have in common that cooking with the aid of these grilling devices takes place predominantly indirectly. The energy generated by the heat source is partially absorbed by the frying or cover plate and released again as infrared energy. In particular, glass-ceramic materials have proven to be suitable for these applications, since they are sufficiently temperature-resistant and can also be cleaned well.

Allerdings weisen herkömmliche Wärmequellen-Schutzschilde den Nachteil einer geringen Langzeitbeständigkeit auf, was insbesondere im kommerziellen Betrieb der Geräte problematisch ist. Je nach verwendetem System, treten Betriebstemperaturen von 600–700°C oder auch darüber auf. Nahrungsmittelreste wie heißes Bratfett, Öle, Gewürze, Pökelsalz, Zucker, Stärke oder auch Grillgutrückstände verbrennen bei diesen Temperaturen auf der Oberfläche des Wärmequellen-Schutzschilds und bilden einen Belag aus, der stark korrosiv wirkt. Schön nach relativ kurzer Betriebszeit kann es auch ohne mechanische Einwirkung von außen zu einem Spannungsbruch des Wärmequellen-Schutzschilds kommen.However, conventional heat source shields have the disadvantage of low long-term stability, which is particularly problematic in the commercial operation of the devices. Depending on the system used, operating temperatures of 600-700 ° C or even higher occur. Food residues such as hot frying fat, oils, spices, pickling salt, sugar, starch or grilled food residues burn on the surface of the heat source shield at these temperatures and form a coating which has a highly corrosive effect. After a relatively short period of operation, a mechanical breakage of the heat source shield can occur without external mechanical action.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Grills mit einem Wärmequellen-Schutzschild, das eine deutlich erhöhte Langzeitbeständigkeit gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Wärmequellen-Schutzschilden aufweist.The object of the invention is therefore to provide a grill with a heat source shield, which has a significantly increased long-term stability over known from the prior art heat source shields.

Diese Aufgabe wird in überraschend einfacher Weise durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die Unteransprüche definieren vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved in a surprisingly simple manner by the subject matter of the independent claims. The subclaims define advantageous embodiments and further developments of the invention.

Demgemäß betrifft die Erfindung eine Grillvorrichtung mit Heizelementen und ein zwischen dem Grillgut und den Heizelementen angeordnetes Wärmequellen-Schutzschild, wobei das Wärmequellen-Schutzschild der Abschirmung der Heizquellen vor Nahrungsmittelrückständen dient, die ohne eine solche Abschirmung auf die Heizelemente fallen oder tropfen würden. Unter dem Begriff „Nahrungsmittelrückstände” wird im Rahmen dieser Erfindung alles verstanden, was beim Grillen auf die Heizelemente fallen, tropfen oder spritzen könnte und mit den zu garenden Lebensmitteln oder mit der Zubereitung der Lebensmittel in Zusammenhang steht. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit können Nahrungsmittelrückstände insbesondere heißes Bratfett, Öle, Gewürze, Pökelsalz, Meersalz, Zucker, Stärke oder auch Grillgutrückstände sein.Accordingly, the invention relates to a grill with heating elements and arranged between the grill and the heating elements heat source shield, the heat source shield serves to shield the heat sources from food residues that would fall or drip without such shielding on the heating elements. In the context of this invention, the term "food residues" is understood to mean everything that could fall on the heating elements during grilling, drip or splash and that is related to the foods to be cooked or to the preparation of the food. Without limitation of generality, food residues can be, in particular, hot frying fat, oils, spices, pickling salt, sea salt, sugar, starch, or also grilled food residues.

Das Wärmequellen-Schutzschild umfasst dabei ein Glas- oder Glaskeramik-Substrat mit zumindest einer grillgutseitigen Beschichtung. Die Beschichtung vermindert oder verhindert sogar die Diffusion von Stoffen aus Belägen, die durch die Verbrennung von Nahrungsmittelrückständen auf dem Wärmequellen-Schutzschild entstehen, in das Glas- oder Glaskeramik-Substrat hinein. Das erfindungsgemäße Wärmequellen-Schutzschild weist eine Langzeitbeständigkeit von zumindest zwei Monaten, bevorzugt drei Monaten, besonders bevorzugt sechs Monate im Dauerbetrieb bei zumindest 500°C auf, wobei die Beschichtung des Substrats ursächlich für die hohe Langzeitbeständigkeit ist.The heat source shield comprises a glass or glass ceramic substrate with at least one grillgutseitigen coating. The coating reduces or even prevents the diffusion of fabrics from deposits resulting from the combustion of food residues on the heat source shield into the glass or glass-ceramic substrate. The heat source shield according to the invention has a long-term stability of at least two months, preferably three months, more preferably six months in continuous operation at at least 500 ° C, wherein the coating of the substrate is the cause of the high long-term stability.

Wärmequellen-Schutzschilde ohne Beschichtung, also Wärmequellen-Schutzschilde, die nur aus einem Glaskeramik-Substrat bestehen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, halten dagegen unter diesen Bedingungen nur ein bis zwei Wochen. Die Schutzschilde brechen bei einer solchen Dauerbelastung bereits allein aufgrund der Einwirkung der Schwerkraft auf das Schutzschild. Heat source shields without a coating, ie heat source shields, which consist only of a glass ceramic substrate, as known from the prior art, on the other hand hold under these conditions only one to two weeks. The shields break at such a permanent load already due to the action of gravity on the shield.

Das Wärmequellen-Schutzschild zeichnet sich vorzugsweise darüber hinaus dadurch aus, dass kurzzeitig vorherrschende Maximaltemperaturen von zumindest 700°C, bevorzugt von zumindest 850°C und insbesondere bei inhomogener Belastung keine morphologische Veränderung von der Beschichtung bewirken. Unter einer kurzzeitig vorherrschenden Maximaltemperatur wird insbesondere ein Zeitraum von einer Sekunde bis zu zumindest einer Stunde verstanden. Eine inhomogene Belastung liegt vor, wenn der Wärmequellen-Schutzschild an unterschiedlichen Stellen unterschiedlich heiß wird, beispielsweise, wenn Nahrungsmittelrückstände ungleichmäßig über seine Oberfläche verteilt vorliegen.In addition, the heat source shield is preferably distinguished by the fact that short-term prevailing maximum temperatures of at least 700 ° C., preferably of at least 850 ° C., and in particular in the case of inhomogeneous loading, do not cause a morphological change of the coating. Under a briefly prevailing maximum temperature is understood in particular a period of one second to at least one hour. An inhomogeneous load is when the heat source shield at different locations is different hot, for example, when food residues are distributed unevenly over its surface.

Unter morphologischen Veränderungen sind nicht nur optische Veränderungen zu verstehen, sondern insbesondere Veränderungen in der Struktur, beispielsweise der Übergang von einer Kristallphase in eine andere Kristallphase oder von einer amorphen Struktur in eine Kristallstruktur. Insgesamt sind alle Veränderungen umfasst, die die Beschichtung und/oder das Substrat wahrnehmbar optisch oder technisch beeinträchtigen.Morphological changes are understood to mean not only optical changes, but in particular changes in the structure, for example the transition from one crystal phase to another crystal phase or from an amorphous structure to a crystal structure. Overall, all changes are included that affect the coating and / or the substrate perceptible visually or technically.

Wie bereits in der Einführung beschrieben, besteht bei Wärmequellen-Schutzschilden, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, die Problematik einer zu geringen Langzeitbeständigkeit. Schon nach relativ kurzer Zeit, beispielsweise nach etwa einer Woche, können herkömmliche Wärmequellen-Schutzschilde aus Glaskeramik eine oberflächliche Rissbildung aufweisen, die bei weiterer bestimmungsgemäßer Nutzung zum Bruch des Schildes führt.As already described in the introduction, there is the problem of too low long-term stability in heat source shields, which are known from the prior art. Even after a relatively short time, for example, after about a week, conventional heat source shields made of glass ceramic can have a superficial cracking, which leads to further use as intended to break the shield.

Beim Einsatz in Haus- oder Industriegrills kommt die Oberfläche des Wärmequellen-Schutzschilds unter hoher Temperaturbelastung mit Bratfetten und mineralischen Verbindungen in Berührung, wie etwa Natrium- und Kaliumsalze, wie z. B. deren Chloride, Nitrate, Nitride aber auch deren Phosphate, Sulfate oder Carbonate. Darüber hinaus können neben Kalziumverbindungen (z. B. aus Knochen) darin organische Phosphor- und Schwefelverbindungen aus dem Fleisch enthalten sein. Es bildet sich u. a. ein stark Natrium-, Kalium- und phosphorhaltiger Belag auf der Glaskeramik, wobei die Beläge im Wesentlichen aus fest miteinander verbundenen und anhaftenden Partikeln bestehen. Die Belagstruktur ähnelt Agglomeraten, die für Sinterkeramiken typisch sind.When used in home or industrial grills, the surface of the heat source shield contacts high temperature stress with frying fat and mineral compounds, such as sodium and potassium salts, such as sodium or potassium salts. B. their chlorides, nitrates, nitrides but also their phosphates, sulfates or carbonates. In addition, besides calcium compounds (eg, bone), organic phosphorus and sulfur compounds from the meat may be contained therein. It forms u. a. a strong sodium, potassium and phosphorus-containing coating on the glass ceramic, wherein the coatings consist essentially of firmly bonded and adherent particles. The lining structure resembles agglomerates typical of sintered ceramics.

Bei einer Analyse mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) senkrecht zur Oberfläche des Substrats zeigte sich überraschender Weise, dass es im oberflächennahen Bereich des Glas- oder Glaskeramik-Substrats zu einer Anreicherung bestimmter Ionen kommt. Es handelt sich im Wesentlichen um Alkali- und/oder Phosphor-Ionen, die in den oberflächennahen Bereich der Glaskeramik eindiffundiert sind. Es ist anzunehmen, dass die eindiffundierten Ionen aus den Belägen, die durch die Pyrolyse von Nahrungsmittelrückständen auf dem Wärmequellen-Schutzschild entstehen, stammen. Vermutlich erreichen die Ionen durch die hohen Betriebstemperaturen des Grills eine ausreichende Mobilität, um in das Glas- oder Glaskeramik-Substrat diffundieren zu können.In an analysis by means of energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) perpendicular to the surface of the substrate, it was surprisingly found that an accumulation of certain ions occurs in the near-surface region of the glass or glass-ceramic substrate. These are essentially alkali and / or phosphorus ions which have diffused into the near-surface region of the glass ceramic. It can be assumed that the diffused ions originate from the deposits that result from the pyrolysis of food residues on the heat source shield. Presumably, the ions reach sufficient mobility due to the high operating temperatures of the grill to be able to diffuse into the glass or glass ceramic substrate.

Eine andere Problematik bezüglich der Langzeitbeständigkeit liegt bei einer unterseitigen Gasbeheizung vor. Bei der Verbrennung von schwefelhaltigen Brenngasen entsteht durch deren Gehalt an Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid und Wasserdampf schwefelige Säure, eventuell sogar Schwefelsäure, aber auch anderer Säuren, die zur Korrosion der Glaskeramikplatte führt. Es kommt hauptsächlich zu einer Diffusion der Lithium-Ionen aus dem Glaskeramik-Substrat heraus, während Wasserstoff-Ionen aus den Säuren die Gitterplätze der Li-Ionen in der Glaskeramik besetzen. Die ausdiffundierten Lithium-Ionen verbinden sich mit den dissoziierten Säuren z. B. zu Lithium-Sulfat, das als Niederschlag auf der Glaskeramik nachweisbar ist. Diese Korrosion durch Substitution von Bestandteilen der Glaskeramik kann durch das Aufbringen einer Beschichtung reduziert werden.Another problem with regard to the long-term stability is in the case of gas heating on the underside. In the combustion of sulfur-containing fuel gases is formed by the content of hydrogen sulfide, sulfur dioxide and water vapor sulfurous acid, possibly even sulfuric acid, but also other acids, which leads to corrosion of the glass ceramic plate. It mainly comes to a diffusion of lithium ions from the glass-ceramic substrate, while hydrogen ions from the acids occupy the lattice sites of the Li ions in the glass-ceramic. The diffused lithium ions combine with the dissociated acids z. B. to lithium sulfate, which is detectable as a precipitate on the glass ceramic. This corrosion by substitution of constituents of the glass-ceramic can be reduced by the application of a coating.

Die Erfinder waren sehr überrascht, als sich herausstellte, dass auch der umgekehrte Vorgang, nämlich nicht das „Ausdiffundieren” von Ionen aus dem Glaskeramik-Substrat, sondern auch das „Eindiffundieren” von Ionen in das Glaskeramik-Substrat aus einem sich auf dem Glaskeramik-Substrat befindenden Belag möglich ist. Insbesondere erstaunlich ist, dass es sich hier um im Vergleich zu den Li-Ionen deutlich größere Ionen, nämlich Alkalien wie Kalium- und Natrium-Ionen sowie um Phosphor-Ionen handelt.The inventors were very surprised when it turned out that the reverse process, namely not the "outdiffusion" of ions from the glass-ceramic substrate, but also the "diffusing" of ions into the glass-ceramic substrate from a glass ceramic on the glass ceramic substrate. Substrate surface is possible. In particular, it is surprising that this is compared to the Li ions much larger ions, namely alkalis such as potassium and sodium ions and phosphorus ions.

Die Erfinder vermuten, dass durch lokal unterschiedliche Substrat-Zusammensetzungen infolge der nachgewiesenen Innenanreicherung und somit lokal unterschiedlichen Gefügezuständen ein hoher Spannungszustand in der Glaskeramik erzeugt wird. Die interne Spannung wird durch die hohen Betriebstemperaturen noch verstärkt, da Bereiche mit unterschiedlichen Zusammensetzungen auch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten besitzen können, die sich unter Temperaturbelastung unterschiedlich stark ausdehnen. Es wird vermutet, dass die induzierten internen Spannungen schlussendlich bruchauslösend wirken.The inventors suspect that, due to the proven internal enrichment and thus locally different microstructural states, a locally higher substrate composition due to the different substrate compositions Stress state is generated in the glass ceramic. The internal stress is exacerbated by the high operating temperatures, because areas with different compositions can also have different coefficients of thermal expansion, which extend to different extents under temperature load. It is assumed that the induced internal stresses ultimately act as a trigger for breakage.

Überraschender Weise zeigte sich, dass eine Beschichtung, beispielsweise eine erfindungsgemäß bevorzugte SiO2-Beschichtung, die Lanzeitbeständigkeit eines Wärmequellen-Schutzschilds deutlich erhöht. Im Gegensatz zu den gasbeheizten Kochfeldern, deren Beschichtung unterseitig oder auf der dem Gasbrenner zugewandten Seite aufgebracht ist, befindet sich die Beschichtung hier jedoch auf der Oberseite oder genauer der Seite, die dem Grillgut zugewandt ist. Die Unterseite eines Wärmequellen-Schutzschilds kann zur besseren Beständigkeit und insbesondere falls der entsprechende Grill gasbeheizt ist, auch auf der Unterseite eine Beschichtung aufweisen. Eine zweiseitige Beschichtung ist somit möglich, aber erfindungsgemäß nicht notwendig.Surprisingly, it has been found that a coating, for example a preferred SiO 2 coating according to the invention, significantly increases the long-term stability of a heat source protective shield. In contrast to the gas-fired cooktops, whose coating is applied to the underside or on the side facing the gas burner side, the coating is here, however, on the top or more precisely the side facing the grill food. The bottom of a heat source shield can for better durability and especially if the corresponding grill is gas-heated, also on the bottom have a coating. A two-sided coating is thus possible, but not necessary according to the invention.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist daher der K-Gehalt, gemessen als Oxid, 10 μm unterhalb der Oberfläche des Glas- oder Glaskeramik-Substrats maximal 1,5 mal so hoch ist wie 2500 μm unterhalb der Oberfläche und der Na-Gehalt, ebenfalls gemessen als Oxid, ist 10 μm unter der Oberfläche des Glas- oder Glaskeramik-Substrats maximal doppelt so hoch ist wie 2500 μm unter der Oberfläche, gemessen nach 3 Monaten im Dauerbetrieb bei zumindest 500°C. Eine solche Na- und K-Verteilung innerhalb eines verwendeten Glas- oder Glaskeramik-Substrats belegt, dass die Beschichtung das Eindiffundieren von Stoffen aus den Belägen stark vermindert oder sogar verhindern kann.According to a preferred embodiment of the invention, therefore, the K content, measured as oxide, 10 microns below the surface of the glass or glass ceramic substrate is a maximum of 1.5 times as high as 2500 microns below the surface and the Na content, also measured as oxide, 10 microns below the surface of the glass or glass-ceramic substrate is at most twice as high as 2500 microns below the surface, measured after 3 months in continuous operation at least 500 ° C. Such a Na and K distribution within a glass or glass-ceramic substrate used proves that the coating can greatly reduce or even prevent the in-diffusion of substances from the linings.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann die Beschichtung des Wärmequellen-Schutzschilds die Elemente Si, Al, Ti, Hf, Zn, Zr, Nb, W, TiAl, Sn, Cr, Ta, In, α-C, AlCr, NiCr, Ag und/oder Edelstahl und/oder Hasteloy umfassen.According to a preferred development of the invention, the coating of the heat source shield can comprise the elements Si, Al, Ti, Hf, Zn, Zr, Nb, W, TiAl, Sn, Cr, Ta, In, α-C, AlCr, NiCr, Ag and / or stainless steel and / or Hasteloy.

Gemäß noch einer Weiterbildung kann die Beschichtung des Wärmequellen-Schutzschilds auch Verbindungen umfassen, insbesondere Oxide, Nitride und/oder Oxinitride der Elemente Si, Al, Ti, Hf, Zn, Zr, Nb, W, TiAl, Sn, Cr, Ta, In, AlCr, NiCr.According to a further development, the coating of the heat source shield can also comprise compounds, in particular oxides, nitrides and / or oxynitrides of the elements Si, Al, Ti, Hf, Zn, Zr, Nb, W, TiAl, Sn, Cr, Ta, In , AlCr, NiCr.

Besonders vorteilhaft sich Beschichtungen, die eine sehr dichte Struktur oder auch eine hohe Dichte aufweisen. Aus diesem Grunde werden die Schichten vorzugsweise mit einem Vakuumbeschichtungsverfahren hergestellt.Particularly advantageous coatings which have a very dense structure or a high density. For this reason, the layers are preferably produced by a vacuum coating method.

Insbesondere werden Beschichtungen bevorzugt, die eine Sauerstoff-Permeationsrate von weniger als 1 cm3 pro m2 Beschichtungsoberfläche, pro Bar Druckdifferenz, pro nm Schichtdicke und pro Tag aufweisen. Es wird davon ausgegangen, dass eine amorphe Schichtstruktur, die eine geringe Sauerstoff-Permeationsrate aufweist, die Wanderung der Ionen deutlich reduziert.In particular, coatings are preferred which have an oxygen permeation rate of less than 1 cm 3 per m 2 of coating surface, per bar of pressure difference, per nm of layer thickness and per day. It is believed that an amorphous layer structure, which has a low oxygen permeation rate, significantly reduces the migration of ions.

Darüber hinaus sollte eine erfindungsgemäße Beschichtung auch eine hohe Haftfestigkeit mit dem beschichteten Substrat aufweisen, insbesondere den Klebeband-Test gem. DIN 58196-6 bestehen, und insbesondere chemisch beständig gegenüber den Kontaktmedien und deren Folgeprodukten sein.In addition, a coating of the invention should also have a high adhesive strength with the coated substrate, in particular the adhesive tape test gem. DIN 58196-6 exist, and in particular be chemically resistant to the contact media and their derivatives.

Es hat sich gezeigt, dass Beschichtungen mit den beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften mittels eines chemischen oder physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahrens oder auch mittels einer Flüssigphasenabscheidung auf das Glas- oder Glaskeramik-Substrat aufgebracht werden können.It has been found that coatings having the described advantageous properties can be applied to the glass or glass ceramic substrate by means of a chemical or physical vapor deposition method or else by means of liquid phase deposition.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Beschichtung mittels Sputterns, insbesondere bevorzugt mittels Mittelfreuqenz-Magnetronsputterns auf das Glas- oder Glaskermik-Substrat aufgebracht. Sputterverfahren sind in diesem Zusammenhang generell vorteilhaft, da mit diesen Verfahren Schichten mit einer kompakten Mikrostruktur und einer hohen Schichtdichte erzeugt werden können. Eine kompakte amorphe Mikrostruktur und eine hohe Schichtdichte erschweren vorteilhaft die Ionendiffusion.In a particularly preferred embodiment of the invention, the coating is applied by means of sputtering, in particular preferably by means of medium-frequency magnetron sputtering, to the glass or glass-chemical substrate. Sputtering processes are generally advantageous in this context since, with these processes, layers having a compact microstructure and a high layer density can be produced. A compact amorphous microstructure and a high layer density advantageously complicate the ion diffusion.

Um eine Beschichtungsdicke im Bereich von mehreren 100 Nanometern, bevorzugt zwischen 50 und 500 nm, zu erzielen kann das zu beschichtende Substrat dabei vorteilhafter Weise vor einem Target, das zumindest einen Teil der Ausgangssubstanzen der Beschichtung umfasst, gependelt werden, so dass die Beschichtung aus mehreren Einzellagen aufgebaut ist.In order to achieve a coating thickness in the range of several 100 nanometers, preferably between 50 and 500 nm, the substrate to be coated can advantageously be suspended in front of a target comprising at least a portion of the starting materials of the coating, so that the coating consists of several Single layers is constructed.

Ein erfindungsgemäßer Wärmequellen-Schutzschild kann so beispielsweise eine mittels Mittelfrequenz-Magnetronsputterns aufgebracht SiO2-Beschichtung von etwa 250 nm Dicke aufweisen, die auf ein Kalk-Natron-Glas-Substrat aufgebracht wurde. A heat source shield according to the invention can thus have, for example, an SiO 2 coating of about 250 nm thickness applied by means of medium frequency magnetron sputtering, which has been applied to a soda lime glass substrate.

Die Oberfläche einer solchen Beschichtung zeigt vorteilhafter Weise nur eine sehr geringe Alkalidiffusion unter Extrembedingungen. Die chemische Beständigkeit des Wärmequellen-Schutzschilds hinsichtlich der Alkalidiffusion kann mit einem. Test in Anlehnung an DIN 52296 nachgewiesen werden. Wird das beschichtete Wärmequellen-Schutzschild in einem Autoklaven bei 98°C für eine Stunde 0,1 mol/l HCl ausgesetzt und die Alkalidiffusion mittels Atomabsorptionsspektroskopie gemessen, so liegt die Na2O-Auslaugung unterhalb von 1 μg/dm2, was der Nachweisgrenze des Gerätes entspricht.The surface of such a coating advantageously shows only a very small alkali diffusion under extreme conditions. The chemical resistance of the heat source shield with respect to the Alkali diffusion can with a. Test based on DIN 52296 be detected. If the coated heat source shield is exposed to 0.1 mol / l HCl in an autoclave at 98 ° C for one hour and the alkali diffusion is measured by atomic absorption spectroscopy, the Na 2 O leaching is below 1 μg / dm 2 , which is the detection limit of the device corresponds.

Ein Wärmequellen-Schutzschild kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Glas- oder das Glaskeramik-Substrat mit einer Zusammensetzung gemäß 60–73,0 Gew.-% SiO2, 15–25,0 Gew.-% Al2O3, 2,2–5,0 Gew.-% Li2O, 0–5,0 Gew.-% CaO + SrO + BaO, 0–5,0 Gew.-% TiO2, 0–5,0 Gew.-% ZrO2, 0–4,0 Gew.-% ZnO 0–3,0 Gew.-% Sb2O3, 0–3,0 Gew.-% MgO, 0–3,0 Gew.-% SnO2. 0–9,0 Gew.-% P2O5, 0–1,5 Gew.-% As2O3, 0–1,2 Gew.-% Na2O + K2O, wobei die jeweiligen Anteile innerhalb der nachfolgend angegebenen Bereiche liegen, 0–1,0 Gew.-% Na2O, 0–0,5 Gew.-% K2O sowie 0–1,0 Gew.-% färbende Oxide aufweisen.A heat source shield may according to a preferred embodiment, a glass or the glass-ceramic substrate having a composition according to 60-73.0% by weight SiO 2 , 15-25.0% by weight Al 2 O 3 , 2.2-5.0% by weight Li 2 O, 0-5.0% by weight CaO + SrO + BaO, 0-5.0% by weight TiO 2 , 0-5.0% by weight ZrO 2 , 0-4.0% by weight ZnO 0-3.0% by weight Sb 2 O 3 , 0-3.0% by weight MgO, 0-3.0% by weight SnO 2 . 0-9.0% by weight P 2 O 5 , 0-1.5% by weight As 2 O 3 , 0-1.2% by weight Na 2 O + K 2 O, the respective proportions being within the ranges indicated below, 0-1.0% by weight Na 2 O, 0-0.5% by weight K 2 O as well 0-1.0% by weight coloring oxides exhibit.

Darüber hinaus kann das Substrat neben der genannten Zusammensetzung auch Verunreinigungen von Cr2O3 im Bereich von 0,0001 bis 0,0026, bevorzugt zwischen 0,0001 und 0,001 m/m und besonders bevorzugt zwischen 0,0001 und 0,0006 m/m umfassen und/oder von Fe2O3 im Bereich von 0,013 bis 0,23 m/m, bevorzugt zwischen 0,013 und 0,14 m/m und besonders bevorzugt zwischen 0,013 und 0,04 m/m.In addition, in addition to the abovementioned composition, the substrate may also contain impurities of Cr 2 O 3 in the range from 0.0001 to 0.0026, preferably between 0.0001 and 0.001 m / m and particularly preferably between 0.0001 and 0.0006 m / m and / or of Fe 2 O 3 in the range of 0.013 to 0.23 m / m, preferably between 0.013 and 0.14 m / m and particularly preferably between 0.013 and 0.04 m / m.

Ein Glas- oder Glaskeramik-Substrat weist vorteilhafter Weise eine hohe Temperaturunterschiedsfestigkeit (TUF) und auch eine hohe mechanische Festigkeit auf. Die hohe Temperaturunterschiedsfestigkeit bewirkt, dass das Wärmequellen-Schutzschild auch bei lokal sehr unterschiedlichen Temperaturen, wie sie bei Grills unterschiedlichster Beheizung auftreten, nicht platzt. Eine hohe mechanische Festigkeit ist dagegen sinnvoll, damit das Wärmequellen-Schutzschild auch bei unsachgemäßer Behandlung nicht sofort Schaden nimmt. Ein Glaskeramik-Substrat der vorgenannten Zusammensetzung kann eine TUE von zumindest 700°C und eine mittlere Biegefestigkeit von zumindest 110 Mpa bei Prüfung nach DIN EN 1288-5 aufweisen.A glass or glass-ceramic substrate advantageously has a high temperature difference resistance (TUF) and also a high mechanical strength. The high temperature difference resistance causes the heat source shield does not burst even at locally very different temperatures, as they occur in grills of different heating. On the other hand, high mechanical strength makes sense, so that the heat source shield will not be damaged immediately even if handled improperly. A glass-ceramic substrate of the aforementioned composition may have a TUE of at least 700 ° C and an average flexural strength of at least 110 MPa when tested DIN EN 1288-5 exhibit.

Aufgrund der sehr hohen Langzeitbeständigkeit kann ein wie vorstehend beschriebenes Wärmequellen-Schutzschild besonders vorteilhaft in gewerbsmäßig genutzten Gar- oder Grillgeräten verwendet werden. Natürlich ist auch eine Anwendung in privat genutzten Geräten möglich. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit können solche Geräte Grills jeder Art und Beheizung umfassen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Wärmequellen-Schutzschilde in Gasgrills verwendet. Denkbar ist beispielsweise auch eine Anwendung in Dönergrillgeräten.Due to the very high long-term stability, a heat source shield as described above can be used particularly advantageously in commercial cooking or grilling equipment. Of course, an application in privately used devices is possible. Without limitation of generality, such devices may include barbecues of any kind and heating. According to a preferred embodiment, the heat source shields are used in gas grills. It is also conceivable, for example, an application in Kebab grilles.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können. In the following the invention with reference to embodiments and with reference to the drawings is explained in more detail, wherein the same and similar elements are provided with the same reference numerals and the features of various embodiments can be combined.

Es zeigen:Show it:

1: eine graphische Darstellung einer EDX-Belagsanalyse; 1 : a graphic representation of an EDX coating analysis;

2: eine Darstellung eines mittels EDX-Messungen erstellten Linienscans von der Oberfläche bis in 2500 μm Tiefe eines herkömmlichen Glaskeramik-Substrats ohne Beschichtung; 2 FIG. 4 is an illustration of a line scan made by EDX measurements from the surface to the 2500 μm depth of a conventional glass-ceramic substrate without a coating; FIG.

3: einen schematischen Querschnitt durch eine Grillvorrichtung; 3 a schematic cross section through a grill device;

4: einen schematischen Querschnitt durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Wärmequellen-Schutzschilds. 4 : A schematic cross section through a preferred embodiment of a heat source shield.

In 1 ist die Zusammensetzung eines typischen Belags auf einem Wärmequellen-Schutzschild diagrammatisch dargestellt. Die aufgetragenen Daten wurden mittels EDX-Messungen erhalten. Die Intensität der emittierten Röntgenstrahlung ist in Abhängigkeit von der Energie der Röntgenquanten dargestellt.In 1 For example, the composition of a typical scale on a heat source shield is shown diagrammatically. The plotted data were obtained by EDX measurements. The intensity of the emitted X-radiation is shown as a function of the energy of the X-ray quanta.

Es können mehrere signifikante Peaks unterschieden werden: die von P, Na, Mg, K, Fe, C und O. Natrium und Kalium sind typische Bestandteile von Pökelsalzen, während Phosphor und Eisen typischer Weise in Fleisch enthalten sind.Several significant peaks can be distinguished: those of P, Na, Mg, K, Fe, C, and O. Sodium and potassium are typical components of pickle salts, while phosphorus and iron are typically found in meat.

2 zeigt einen mittels EDX erstellten Linienscan bestimmter Bestandteile der unter dem Belag befindlichen Glaskeramik ohne schützende Beschichtung bis in 2500 μm Tiefe. Eine deutliche Anreicherung von Na2O und K2O mit zunehmenden Gehalten in Richtung der Oberfläche des Glaskeramik-Substrats ist zu erkennen. Die übrigen dargestellten Verbindungen zeigen keine signifikanten Trends vom Rand des Glaskeramik-Substrats zu seinem Inneren hin. Es handelt sich bei den übrigen Verbindungen um MgO, Al2O3, TiO2, ZnO, ZrO2 und SnO2. Auf die Darstellung des SiO2-Gehalts, der im Wesentlichen konstant um etwa 68 m/m Oxid liegt, wurde zugunsten einer übersichtlichen Skalierung verzichtet. 2 shows a created by EDX line scan of certain components of the underlying glass ceramic with no protective coating to 2500 microns depth. A significant accumulation of Na 2 O and K 2 O with increasing contents in the direction of the surface of the glass-ceramic substrate can be seen. The other compounds shown do not show any significant trends from the edge of the glass-ceramic substrate to its interior. The remaining compounds are MgO, Al 2 O 3 , TiO 2 , ZnO, ZrO 2 and SnO 2 . The representation of the SiO 2 content, which is essentially constant by about 68 m / m oxide, was dispensed with in favor of a clear scaling.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Grillvorrichtung 1 ist schematisch in 3 dargestellt. Auf einer Trägerkonstruktion 6 befinden sich Heizquellen 7, wobei es sich bei den Heizquellen 7 um alle denkbaren Beheizungsformen handeln kann, mit denen ein erfindungsgemäßer Wärmequellen-Schutzschild 2 zum Emittieren infraroter Strahlung 9 angeregt werden kann. Typischer Weise kann eine Gasbeheizung oder eine elektrische Beheizung vorliegen.An embodiment of a grill device according to the invention 1 is schematic in 3 shown. On a support structure 6 there are heat sources 7 , where the heat sources 7 can act to all conceivable forms of heating, with which an inventive heat source shield 2 for emitting infrared radiation 9 can be stimulated. Typically, there may be gas heating or electric heating.

Oberhalb der Trägerkonstruktion 6 ist ein Wärmequellen-Schutzschild 2, umfassend ein Glas- oder Glaskeramik Substrat 3 mit einer Beschichtung 4, beispielsweise einer SiO2-Beschichtung 4, angeordnet. Oberhalb des Wärmequellen-Schutzschilds 2 kann optional ein Rost 8 oder ein sonstiger Träger 8 für die zu garenden Nahrungsmittel angeordnet sein. Die Nahrungsmittel können jedoch auch direkt auf dem Wärmequellen-Schutzschild 2 gegart werden, indem das Wärmequellen-Schutzschild 2 als Bratplatte verwendet wird.Above the support structure 6 is a heat source shield 2 comprising a glass or glass-ceramic substrate 3 with a coating 4 , For example, a SiO 2 coating 4 arranged. Above the heat source shield 2 can optionally be a rust 8th or another carrier 8th be arranged for the food to be cooked. However, the foods can also be directly on the heat source shield 2 be cooked by the heat source shield 2 used as a roasting plate.

Das Wärmequellen-Schutzschild 2 schützt vorteilhaft die Heizquellen 7 vor herunterfallenden oder heruntertropfenden Nahrungsmittelrückständen, die beim bestimmungsgemäßen Garen von Nahrungsmitteln anfallen. Es kann sich dabei beispielsweise um Fette, Öle, Gewürze, Zucker, Stärke oder Grillgutreste handeln. Diese Nahrungsmittelrückstände bilden unter den vorherrschenden hohen Temperaturen Beläge auf dem Wärmequellen-Schutzschild 2, die schlecht oder gar nicht entfernt werden können.The heat source shield 2 Advantageously protects the heat sources 7 from falling or dripping food residues that occur during proper cooking of food. These may be, for example, fats, oils, spices, sugar, starch or grilled food. These food residues form deposits on the heat source shield under the prevailing high temperatures 2 that can be removed badly or not at all.

Diese Beläge können in der Langzeitanwendung und wenn keine Beschichtung des Substrats vorliegt, zu einer Korrosion des Glas- oder Glaskeramik-Substrats 3 des Wärmequellen-Schutzschilds 2 führen. Bestimmte Stoffe aus diesen Belägen, beispielsweise Alkali-Ionen wie Na+ oder K+ oder auch Phoshor-Ionen können aus den Belägen in das Glas- oder Glaskeramik-Substrat 3 eindiffundieren und lokal zu veränderten Zusammensetzungen führen. Diese lokal veränderten Zusammensetzungen wiederum begünstigen das Auftreten von unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf engstem Raum innerhalb des Glas- oder Glaskeramik-Substrats 3, wodurch lokal starke Spannungen erzeugt werden können.These coatings may, in the long-term application and if there is no coating of the substrate, lead to corrosion of the glass or glass-ceramic substrate 3 of the heat source shield 2 to lead. Certain substances from these coverings, for example alkali ions such as Na + or K + or also phosphorus ions, can form the coverings into the glass or glass ceramic substrate 3 diffuse and lead locally to altered compositions. These locally modified compositions in turn favor the occurrence of different thermal expansion coefficients in the smallest space within the glass or glass ceramic substrate 3 , whereby locally strong voltages can be generated.

Diese Spannungen sind nach Erkenntnissen der Erfinder für die geringe Langzeitbeständigkeit herkömmlicher Wärmequellen-Schutzschilde verantwortlich. Durch die lokal sehr unterschiedlichen Spannungen in dem Glas- oder Glaskeramik-Substrat können zunächst oberflächliche Risse auftreten, die dann später schon ohne weitere äußere mechanische Belastung zum Zerbrechen des gesamten Wärmequellen-Schutzschilds 2 führen können.According to the inventors, these stresses are responsible for the low long-term stability of conventional heat source shields. Due to the locally very different voltages In the glass or glass-ceramic substrate initially superficial cracks can occur, which then later without further external mechanical stress to break the entire heat source shield 2 being able to lead.

Eine erfindungsgemäße Beschichtung 4, die grillgutseitig auf das Glas- oder Glaskeramik-Substrat 3 aufgebracht ist, vermindert oder verhindert die Diffusion von Stoffen aus den Belägen in das Glas- oder Glaskeramik-Substrat 3, so dass eine deutlich erhöhte Lebenszeit solcher Wärmequellen-Schutzschilde 2 erreicht werden kann. Eine Langzeitbeständigkeit von zumindest zwei Monaten, bevorzugt drei Monaten und besonders bevorzugt von zumindest sechs Monaten im Dauerbetrieb bei zumindest 500°C sowie eine kurzzeitige Beständigkeit gegenüber deutlich höhere Temperaturen von zumindest 700°C, bevorzugt 850°C für zumindest eine Stunde ist erfindungsgemäß erreichbar. Dies gilt auch, wenn eine inhomogene Belastung des Wärmequellen-Schutzschilds vorliegt, beispielsweise, wenn Nahrungsmittelrückstände ungleichmäßig über die Oberfläche des Schutzschilds verteilt sind.A coating according to the invention 4 , the grillgutseitig on the glass or glass ceramic substrate 3 is applied, reduces or prevents the diffusion of substances from the linings in the glass or glass-ceramic substrate 3 , allowing a significantly increased lifetime of such heat source shields 2 can be achieved. A long-term stability of at least two months, preferably three months and more preferably of at least six months in continuous operation at least 500 ° C and a short-term resistance to significantly higher temperatures of at least 700 ° C, preferably 850 ° C for at least one hour can be achieved according to the invention. This also applies if there is an inhomogeneous load on the heat source shield, for example if food residues are distributed unevenly over the surface of the shield.

Die Kurzzeitbeständigkeit von Substrat 3 und Beschichtung 4 gegenüber Temperaturen von zumindest 700°C für zumindest eine Stunde schützt zum einen vor lokal erhöhten Temperaturen im Betrieb, andererseits ermöglicht sie aber auch vorteilhaft eine Oberflächenreinigung durch Pyrolyse. Bei der Pyrolyse werden Nahrungsmittelrückstände auf dem Wärmequellen-Schutzschild 2, die im laufenden Betrieb noch nicht verbrannt sind, kurzzeitig stark erhitzt, so dass vorzugsweise alle Fette und festen Bestandteile zu einer Asche verbrennen, die nach dem Abkühlen einfach von der Oberfläche abgewischt werden kann. Weder das Substrat- noch das Beschichtungsmaterial dürfen sich durch die Erhitzung morphologisch verändern. Veränderungen, die das Produkt weder optisch noch technisch beeinträchtigen sind jedoch zulässig.The short-term stability of substrate 3 and coating 4 to temperatures of at least 700 ° C for at least one hour protects against a locally increased temperatures during operation, on the other hand, but also advantageously allows a surface cleaning by pyrolysis. During pyrolysis, food remains on the heat source shield 2 , which are not burned during operation, briefly heated strongly, so that preferably all fats and solid components burn to an ash that can be easily wiped off the surface after cooling. Neither the substrate nor the coating material may change morphologically as a result of the heating. Changes that do not affect the product visually or technically are permitted.

In 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmequellen-Schutzschilds 2, umfassend ein Glaskeramik-Substrat 3 und eine Beschichtung 4, dargestellt.In 4 is an embodiment of a heat source shield according to the invention 2 comprising a glass-ceramic substrate 3 and a coating 4 represented.

Das Glaskeramik-Substrat 3 umfasst eine LAS-Glaskeramik (Lithium-Aluminosilikat-Glaskeramik) mit Keatit-Mischkristallen und einem geringen Anteil hoch-Quarz-Mischkristallen, wobei in den Mischkristallen Si-Ionen teilweise durch Al-Ionen ersetzt sind. Die Mischkristalle enthalten neben Li-Ionen zusätzlich noch Mg- und/oder Zn-Ionen, wobei die Zn- und/oder Mg-Ionen in Kanälen der Mischkristalle vorhanden sind. Die LAS-Glaskeramik weist eine amorphe, Li-verarmte Randschicht auf.The glass-ceramic substrate 3 comprises a LAS glass ceramic (lithium aluminosilicate glass ceramic) with keatite mixed crystals and a small proportion of high-quartz mixed crystals, wherein in the mixed crystals Si ions are partially replaced by Al ions. In addition to Li ions, the mixed crystals additionally contain Mg and / or Zn ions, the Zn and / or Mg ions being present in channels of the mixed crystals. The LAS glass ceramic has an amorphous, Li-depleted edge layer.

Das Glaskeramik-Substrat 3 hat folgende Zusammensetzung: 60–73,0 Gew.-% SiO2, 15–25,0 Gew.-% Al2O3, 2,2–5,0 Gew.-% Li2O, 0–5,0 Gew.-% TiO2, 0–5,0 Gew.-% ZrO2, 0–4,0 Gew.-% ZnO 0–3,0 Gew.-% MgO, 0–3,0 Gew.-% SnO2. 0–1,2 Gew.-% Na2O + K2O, 0–1,0 Gew.-% V2O5. The glass-ceramic substrate 3 has the following composition: 60-73.0% by weight SiO 2 , 15-25.0% by weight Al 2 O 3 , 2.2-5.0% by weight Li 2 O, 0-5.0% by weight TiO 2 , 0-5.0% by weight ZrO 2 , 0-4.0% by weight ZnO 0-3.0% by weight MgO, 0-3.0% by weight SnO 2 . 0-1.2% by weight Na 2 O + K 2 O, 0-1.0% by weight V 2 O 5 .

Auf dieses Glaskeramik-Substrat 3 wird z. B. mittels Mittelfrequenz-Magnetronsputterns eine SiO2-Beschichtung 4 aufgebracht. Die verwendete Sputteranlage ist für den In-Line-Betrieb ausgelegt.On this glass ceramic substrate 3 is z. B. by means of medium frequency magnetron sputtering a SiO 2 coating 4 applied. The sputtering system used is designed for in-line operation.

Ein Si-Target wird zunächst mittels einer Strahlungsbeheizung auf 300 bis 325°C vorgeheizt und anschließend in die Beschichtungskammer überführt. In der Beschichtungskammer wird unter Verwendung von hohen Flächenleistungen, >> 12 W/cm2, Silizium von einem metallischen Target unter Regelung des Reaktivgases Sauerstoff gesputtert. Die SiO2-Beschichtung 4 wird durch Pendeln vor dem Target auf die Oberseite des Glaskeramik-Substrats 3 abgeschieden, so dass sich die Beschichtung 4 aus mehreren Einzellagen 5 zusammensetzt. Anschließend kühlt das Substrat 3 samt Beschichtung 4 bei Zimmertemperatur ab.An Si target is first preheated by means of radiation heating to 300 to 325 ° C and then transferred to the coating chamber. In the coating chamber, using high area powers, >> 12 W / cm 2 , silicon is sputtered from a metallic target while controlling the reactive gas oxygen. The SiO 2 coating 4 is caused by oscillation in front of the target on top of the glass-ceramic substrate 3 deposited, leaving the coating 4 from several individual layers 5 composed. Subsequently, the substrate cools 3 including coating 4 at room temperature.

Die chemische Beständigkeit der Beschichtung 4 im Hinblick auf die Alkalidiffusion wird mittels Atomabsortptionsspektroskopie (AAS) nach Auslagerung in 0,1 mol/l HCl bei 98°C im Autoklaven in Anlehnung an DIN 52296 nachgewiesen. Bei der Verwendung von Kalk-Natron-Glas als Substratmaterial ohne Beschichtung kommt es unter diesen Bedingungen zu einer starken Auslaugung, etwa 50–60 μg/dm2, von Na2O aus dem Glas in die Salzsäure. Durch die Beschichtung mit einer SiO2-Schicht kann erreicht werden, dass die Na2O-Auslaugung mittels der AAS-Untersuchung nicht mehr nachweisbar ist. Dies bedeutet, dass mit einer etwa 250 nm dicken SiO2-Beschichtung 4 eine Na2O-Auslaugung von kleiner als 1 μg/dm2 erzielt wird, wobei dieser Wert der Nachweisgrenze des Geräts entspricht.The chemical resistance of the coating 4 with regard to the alkali diffusion is by atomic absorption spectroscopy (AAS) after aging in 0.1 mol / l HCl at 98 ° C in an autoclave in accordance with DIN 52296 demonstrated. When using soda-lime glass as a substrate material without coating occurs under these conditions to a strong leaching, about 50-60 ug / dm 2 , of Na 2 O from the glass into the hydrochloric acid. By coating with an SiO 2 layer, it can be achieved that the Na 2 O leaching can no longer be detected by means of the AAS examination. This means that with an approximately 250 nm thick SiO 2 coating 4 a Na 2 O leaching of less than 1 ug / dm 2 is achieved, this value corresponds to the detection limit of the device.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN 58196-6 [0025] DIN 58196-6 [0025]
  • DIN 52296 [0030] DIN 52296 [0030]
  • DIN EN 1288-5 [0033] DIN EN 1288-5 [0033]
  • DIN 52296 [0056] DIN 52296 [0056]

Claims (15)

Grillvorrichtung (1) mit Heizelementen (7) und einem zwischen Grillgut und den Heizelementen (7) angeordneten Wärmequellen-Schutzschild (2) zur Abschirmung der Heizelemente (7) vor Nahrungsmittelrückständen, die beim Grillen entstehen, wobei das Wärmequellen-Schutzschild (2) ein Glas- oder Glaskeramik-Substrat (3) mit zumindest einer grillgutseitigen Beschichtung (4), die die Diffusion von Stoffen aus Belägen, die durch die Verbrennung von Nahrungsmittelrückständen auf dem Wärmequellen-Schutzschild (2) entstehen, in das Glas- oder Glaskeramik-Substrat (3) hinein vermindert oder sogar ganz verhindert, so dass das Wärmequellen-Schutzschild (2) eine Langzeitbeständigkeit von zumindest zwei Monaten im Dauerbetrieb bei zumindest 500°C aufweist.Grill device ( 1 ) with heating elements ( 7 ) and between grilled food and the heating elements ( 7 ) arranged heat source shield ( 2 ) for shielding the heating elements ( 7 ) from food residues that arise during grilling, the heat source shield ( 2 ) a glass or glass ceramic substrate ( 3 ) with at least one grillgutseitigen coating ( 4 ), which determines the diffusion of substances from coverings caused by the combustion of food residues on the heat source shield ( 2 ), into the glass or glass ceramic substrate ( 3 ) or even prevented completely, so that the heat source shield ( 2 ) has a long-term stability of at least two months in continuous operation at least 500 ° C. Grillvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass keine morphologische Veränderung von Substrat (3) oder Beschichtung (4) auftritt, wenn das Wärmequellen-Schutzschild (2) über zumindest eine Stunde Maximaltemperaturen von zumindest 700°C ausgesetzt ist.Barbecue according to claim 1, characterized in that no morphological change of substrate ( 3 ) or coating ( 4 ) occurs when the heat source shield ( 2 ) is exposed for at least one hour maximum temperatures of at least 700 ° C. Grillvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) des Wärmequellen-Schutzschilds (2) die Diffusion von Alkali-Ionen, insbesondere K- und Na-Ionen, und/oder Phosphor-Ionen in das Glas- oder Glaskeramik-Substrat (3) vermindert oder sogar ganz verhindert.Grill device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coating ( 4 ) of the heat source shield ( 2 ) the diffusion of alkali ions, in particular K and Na ions, and / or phosphorus ions into the glass or glass ceramic substrate ( 3 ) reduced or even completely prevented. Grillvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der K-Gehalt, gemessen als Oxid, 10 μm unterhalb der Oberfläche des Glas- oder Glaskeramik-Substrats maximal 1,5 mal so hoch ist wie 2500 μm unterhalb der Oberfläche und der Na-Gehalt, ebenfalls gemessen als Oxid, 10 μm unter der Oberfläche des Glas- oder Glaskeramik-Substrats maximal doppelt so hoch ist wie 2500 μm unter der Oberfläche, gemessen nach zwei Monaten im Dauerbetrieb bei zumindest 500°C.Grill device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the K content, measured as oxide, 10 μm below the surface of the glass or glass-ceramic substrate is at most 1.5 times as high as 2500 μm below the surface and the Na Content, also measured as oxide, 10 microns below the surface of the glass or glass-ceramic substrate is twice as high as 2500 microns below the surface, measured after two months in continuous operation at least 500 ° C. Grillvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) die Elemente Si, Al, Ti, Hf, Zn, Zr, Nb, W, TiAl, Sn, Cr, Ta, In, α-C, AlCr, NiCr, Ag und/oder Edelstahl und/oder Hasteloy umfasst.Grill device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coating ( 4 ) comprises the elements Si, Al, Ti, Hf, Zn, Zr, Nb, W, TiAl, Sn, Cr, Ta, In, α-C, AlCr, NiCr, Ag and / or stainless steel and / or Hasteloy. Grillvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) Oxide, Nitride und/oder Oxinitride der Elemente Si, Al, Ti, Hf, Zn, Zr, Nb, W, TiAl, Sn, Cr, Ta, In, AlCr, NiCr umfasst.Grill device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coating ( 4 ) Oxides, nitrides and / or oxynitrides of the elements Si, Al, Ti, Hf, Zn, Zr, Nb, W, TiAl, Sn, Cr, Ta, In, AlCr, NiCr. Grillvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) eine Sauerstoff-Permeationsrate von weniger als 1 cm3 pro m2 Beschichtungsoberfläche, pro Bar Druckdifferenz, pro nm Schichtdicke und pro Tag aufweist.Grill device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coating ( 4 ) has an oxygen permeation rate of less than 1 cm 3 per m 2 of coating surface, per bar of pressure difference, per nm of layer thickness and per day. Grillvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) mittels eines chemischen oder physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahrens oder einer Flüssigphasenabscheidung auf das Glas- oder Glaskeramik-Substrat aufgebracht wurde.Grill device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coating ( 4 ) was applied to the glass or glass-ceramic substrate by a chemical or physical vapor deposition method or a liquid phase deposition. Grillvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) mehrere Einzellagen (5) umfasst, die durch Pendeln des Substrats vor einem Target in einer Vorrichtung zum Sputtern erzeugt wurden.Grill device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coating ( 4 ) several individual layers ( 5 ) generated by oscillating the substrate in front of a target in a sputtering apparatus. Grillvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Wärmequellen-Schutzschild (2) weniger als 1 μg/dm2 Na2O ausgelaugt wird, wenn das Wärmequellen-Schutzschild (2) in 0,1 mol/l HCl bei 98°C über eine Stunde im Autoklaven behandelt wird und die Alkalidiffusion mittels Atomabsorptionsspektroskopie gemessen wird.Grill device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that from the heat source shield ( 2 ) leaches less than 1 μg / dm 2 Na 2 O when the heat source shield ( 2 ) is autoclaved in 0.1 mol / l HCl at 98 ° C for one hour and the alkali diffusion is measured by atomic absorption spectroscopy. Grillvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas- oder das Glaskeramik-Substrat (3) eine Zusammensetzung gemäß 60–73,0 Gew.-% SiO2, 15–25,0 Gew.-% Al2O3, 2,2–5,0 Gew.-% Li2O, 0–5,0 Gew.-% CaO + SrO + BaO, 0–5,0 Gew.-% TiO2, 0–5,0 Gew.-% ZrO2, 0–4,0 Gew.-% ZnO 0–3,0 Gew.-% Sb2O3, 0–3,0 Gew.-% MgO, 0–3,0 Gew.-% SnO2. 0–9,0 Gew.-% P2O5, 0–1,5 Gew.-% As2O3, 0–1,2 Na2O + K2O,
wobei die jeweiligen Anteile innerhalb der nachfolgend angegebenen Bereiche liegen, 0–1,0 Gew.-% Na2O, 0–0,5 Gew.-% K2O sowie 0–1,0 Gew.-% färbende Oxide
aufweist.Grill device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the glass or the glass ceramic substrate ( 3 ) a composition according to 60-73.0% by weight SiO 2 , 15-25.0% by weight Al 2 O 3 , 2.2-5.0% by weight Li 2 O, 0-5.0% by weight CaO + SrO + BaO, 0-5.0% by weight TiO 2 , 0-5.0% by weight ZrO 2 , 0-4.0% by weight ZnO 0-3.0% by weight Sb 2 O 3 , 0-3.0% by weight MgO, 0-3.0% by weight SnO 2 . 0-9.0% by weight P 2 O 5 , 0-1.5% by weight As 2 O 3 , 0-1.2 Na 2 O + K 2 O,
the respective proportions being within the ranges indicated below, 0-1.0% by weight Na 2 O, 0-0.5% by weight K 2 O as well 0-1.0% by weight coloring oxides
having. Grillvorrichtung (1) nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung des Glas- oder Glaskeramik-Substrats (3) außerdem Verunreinigungen von Cr2O3 im Bereich von 0,0001 bis 0,0026, bevorzugt zwischen 0,0001 und 0,001 m/m und besonders bevorzugt zwischen 0,0001 und 0,0006 m/m und/oder Fe2O3 im Bereich von 0,013 bis 0,23 m/m, bevorzugt zwischen 0,013 und 0,14 m/m und besonders bevorzugt zwischen 0,013 und 0,04 m/m aufweist.Grill device ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that the composition of the glass or glass-ceramic substrate ( 3 ) also impurities of Cr 2 O 3 in the range of 0.0001 to 0.0026, preferably between 0.0001 and 0.001 m / m and more preferably between 0.0001 and 0.0006 m / m and / or Fe 2 O 3 in the range of 0.013 to 0.23 m / m, preferably between 0.013 and 0.14 m / m and particularly preferably between 0.013 and 0.04 m / m. Grillvorrichtung (1) mit einem Wärmequellen-Schutzschild (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Verwendung in Gas-Grills.Grill device ( 1 ) with a heat source shield ( 2 ) according to any one of the preceding claims for use in gas grills. Grillvorrichtung (1) mit einem Wärmequellen-Schutzschild (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Wärmequellen-Schutzschild (2) als Bratplatte verwendet wird.Grill device ( 1 ) with a heat source shield ( 2 ) according to any one of the preceding claims, wherein the heat source shield ( 2 ) is used as frying plate. Wärmequellen-Schutzschild (2) zur Abschirmung von Heizelementen (7) vor Nahrungsmittelrückständen, die beim Grillen entstehen, umfassend ein Glas- oder Glaskeramik-Substrat (3) mit zumindest einer grillgutseitigen Beschichtung (4), die die Diffusion von Stoffen aus Belägen, die durch die Verbrennung von Nahrungsmittelrückständen auf dem Wärmequellen-Schutzschild (2) entstehen, in das Glas- oder Glaskeramik-Substrat (3) hinein vermindert oder sogar ganz verhindert, so dass das Wärmequellen-Schutzschild (2) eine Langzeitbeständigkeit von zumindest zwei Monaten im Dauerbetrieb bei zumindest 500°C aufweist, und wobei am Wärmequellen-Schutzschild (2) keine morphologische Veränderung von Substrat (3) oder Beschichtung (4) auftritt, wenn das Wärmequellen-Schutzschild (2) über zumindest eine Stunde Maximaltemperaturen von zumindest 700°C ausgesetzt ist.Heat source shield ( 2 ) for shielding heating elements ( 7 ) from food residues resulting from grilling, comprising a glass or glass-ceramic substrate ( 3 ) with at least one grillgutseitigen coating ( 4 ), which determines the diffusion of substances from coverings caused by the combustion of food residues on the heat source shield ( 2 ), into the glass or glass ceramic substrate ( 3 ) or even prevented completely, so that the heat source shield ( 2 ) has a long-term stability of at least two months in continuous operation at least 500 ° C, and wherein at the heat source shield ( 2 ) no morphological change of substrate ( 3 ) or coating ( 4 ) occurs when the heat source shield ( 2 ) is exposed for at least one hour maximum temperatures of at least 700 ° C.
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